第四章 燃气汽车专用装置 从第二章的燃气汽车燃气供给系统原理图可以看出，组成燃气汽车基本专用 装置的主要部件，按功能可划分为三类：1) 储气系统部件 储气瓶、充气阀、LPG组合阀、高压管及高压接头2) 燃气供给部件 减压调节器、蒸发调压器、混合器、功率调节阀、步进 电机空燃比调节器3) 控制系统部件 燃料转换开关、模拟器、燃气电磁阀、汽油电磁阀、燃 气电控单元、氧传感器、空气测量叶片强制开启器所谓燃气汽车专用装置是指相对于燃油汽车而言，为了在汽车上燃用天然气 或液化石油气，在汽车上专门安装的，由储气部件、供气部件、控制部件和燃料 转换部件组成的一整套气体燃料供给系统对于CNG汽车和LPG汽车，其专用 装置工作原理大同小异，具体结构和技术参数有所不同下面对这些元件的主要 功能、结构特点和技术要求作简要介绍第一节储气装置一、CNG储气瓶CNG 汽车的储气瓶(以下简称——气瓶)一直是天然气汽车重要的专用装 置和改装天然气汽车总体布置时的难点之一，车用气瓶的成本约占CNG汽车改 装总成本的 30％—70％车用气瓶的储气压力为20MPa,这是综合考虑到车用气瓶的容积/重量比以 及降低CNG加气站运行成本所确定的优化结果。
过高的储气压力反而会导致气 瓶容积效率比的下降及加气站设备成本和运行管理费用的升高压缩天然气储气瓶分为四类，第一类是钢或铝合金金属瓶CNG—1；第二类 是钢或铝内衬加筒身经“环箍缠绕”树脂浸渍长纤维加固的复合材料气瓶(CNG —2)；第三类是钢或铝内衬加“整体缠绕”树脂浸渍长纤维加固的复合材料气瓶 (CNG—3)；第四类是塑料内衬加“整体缠绕”树脂浸渍长纤维加固的复合材料 气瓶(CNG—4)这几种气瓶各有其优缺点，可根据不同车型选择使用图4-1 是 CNG 储气瓶分类及特点各类气瓶各有特点，可根据实际车型选用1．天然气钢瓶 我国目前主要使用的是钢质气瓶这类气瓶的生产成本较低，安全耐用，容 积率高；但重容比大，重量大复合材料瓶最大的优点是重容比小、重量轻，但生产成本高，价格贵，容积效率较低钢瓶由3 种生产工艺制造，不同的生产工 艺形成的瓶体外形有所不同，如图4-2所示，一种为无缝钢管两端收口，尾部一 般为凸状；另一种是由钢坯直接冲压而成，尾部一般成凹状；第三种为无缝钢管 两端收口成管状三种外形图 4—2 车用压缩天然气钢瓶的瓶体结构三种类型车用压缩天然气钢瓶性能必须符合GB17258—1998《汽车用压缩天然气钢 瓶》的要求。
瓶体材料一般选用优质铬钼钢车用钢瓶额定工作压力为16— 20MPa产品出厂时，每件均进行5/3倍额定工作压力的水压试验、气密性试验, 硬度测定及内外表面缺陷检验，每批产品均要抽样进行材料的抗拉强度、冲击韧 度试验、压扁试验、金相组织检查、水压爆破等试验；检验合格后才能出厂图 4-3 是钢瓶瓶体压扁试验钢瓶瓶体在压力机上挤压后，要求瓶体不出现裂纹为 合格CNG 钢瓶型式试验中有关安全试验的主要项目有：1）静水压力爆破试验 在抽样储气瓶中充水，在加压速度不超过 1．38MPa／s 条件下升压至56. 5MPa并保持10s,最后加压到破坏瓶体爆破后应无碎片，破口形状如图 4-4 所示瓶体主破口应为塑性断裂,即断口边缘应有明显剪切唇,断口上不得有明 显金属缺陷；破口裂缝不得引伸 超过瓶肩高度的 20％,破口环向 撕裂宽度 d 应不大于瓶体外圆周 长的 1 ／4（O 一瓶体外径）2） 常温加压循环试验 按加压循环速率不超过每分钟10次循环，加压压力从小于2. 0MPa到大于26MPa的条件下进行，加压循环次数大于 15000 次,不出现泄漏或爆破为合格3） 耐火试验 钢瓶充压缩气体至公称工作压力。
将钢瓶水平放置，燃烧装置放在钢瓶下侧面100mm处，燃烧时钢瓶下侧温度不低于650〜C，持续试验时间 不小于30min,以钢瓶在试验中通过压力泄放装置放空为合格4） 枪击穿透试验 用压缩气体加压至20MPa± 1MPa的充气气瓶，用直径7. 62mm或更大的穿甲子弹进行穿透试验 子弹应完全穿透气瓶至少一面的侧壁，而试验气瓶应无碎裂 失效现象，落下的小片每块重量不超过45g时不构成试验失 败5） 先漏不爆试验 试验用三只气瓶加压循环，按加压循环速率不超过每分钟10次循环，加压压力从小于2. 0MPa到大于26MPa的条件下进行，每只气瓶均应为泄漏失效为合格 图4-4破口形状此外，气瓶瓶口阀上装有安全阀，其内装有100~C易熔 与尺寸示意图 合金和26MPa的爆破片当气瓶内气体的压力、温度超过上述数值时应自动泄 我国目前生产的车用储气钢瓶的主要规格如表4-1 所示每个钢瓶体上都要 按图 4—5 样式打钢印标记2.复合材料气瓶 塑料内衬加“整体缠绕”树脂浸渍长纤维加固的复合材料气瓶是用高强度碳 素纤素与玻璃纤维混合物为强化材料，并以环氧树脂在特殊的工艺装备上使二者 间达到精确的定位组合而成的。
这种储气瓶重量轻在国外这种储气瓶有中压和 高压两种规格中压储气瓶的设计压力一般为10Mh左右，具有充气时耗电低 的特点，适用于短途运输和加气方便的地区高压储气瓶的设计工作压力为25Mh，适用于长途运输和加气不方便的地区136二、车用液化石油气钢瓶及组合部件 ・车用液化石油气钢瓶组件由焊接钢瓶、组合阀门、充液阀、防护盒、支架附 件等组成组合部件是指与瓶体用螺纹或螺栓法兰连接的限量充装阀、带过流 阀的供给阀、截止阀、排污阀、安全阀和液位计等组装完备的元件的组合车用 液化石油气钢瓶分为A类瓶和B类瓶两类A类瓶是指按设计技术要求已装好 组合部件及附件，提供给用户（或安装者）的整备车用钢瓶，如图1-8b所示B 类瓶是指未按设计技术要求装好组合部件，提供给用户（或安装者）的是只具有 安装接口的车用钢瓶液化石油气主要成分是丙烷、丁烷等，一般工作压力为1 6MPa 即可液化装137 瓶因此，对储气瓶的压力要求不及压缩天然气储气瓶高液化石油气瓶（或称 液化气罐）可以采用普通钢板材料经焊接成形，也可以用薄壁钢管制成；相对于 压缩天然气瓶，它可以直径较大、长度较小而容量较大如图4-9a是一种货车 用液化石油气瓶的构造，其容量为115L,瓶的直径为400111111,长度为1050mm, 壁厚为5。
2mm,所有的阀门附件都安置在瓶罐的头部，这些附件包括：液面指示 器 3，最大充量液面监视器4，安全阀 2，蒸气输出阀 1，液态气输出阀6，三通 输出阀7，以及充气阀5等表4-7列出了北京天海公司生产的车用LPG储气钢瓶主要规格及技术参数， 其设计工作环境温度一40—60〜C,安全阀开启压力2. 50MPa±0. 2MPa,工作压 力均为2. 2MPa，设计壁厚为4. 0mm,最大充装置为水容积的80%型号示例：公称工作压力为2. 2MPa，公称容积为60L,公称内径为314mm, 有缝卧式车用IJ'G钢瓶（1型），其型号标记为“CYSW314-60-2. 2-1”LPG气瓶制造必须符合国家规定标准，包括设计、机械强度、材质、工艺等 技术要求；应经过各种规格的试验、检验，完全达到合格标准使用过程中，对 不同规格的气瓶，要按规定标准定期进行检测，确保安全可靠按日本的标准， 焊制钢瓶的选材，其抗拉强度不小于40MPa,破坏强度大于8. 0MPa, 50—120L 的液化石油气钢瓶每4年复查一次；小于50L的液化石油气钢瓶，每5年复查一 次按我国标准GB17259---1998规定，液化石油气钢瓶设计寿命为15年，每隔5。